本发明专利技术公开了一种DV/DT检测与保护装置及方法，包括：DV/DT检测电路，用于检测DV/DT的电压变化量；该电路包括若干个高压MOS管、电阻、箝位二极管及寄生电容，其中高压MOS管栅端接入输入信号，该高压MOS管的漏端连接电阻且源端接公共地；所述电阻的两端连接箝位二极管；所述寄生电容连接于高压MOS管的漏端和源端之间；DV/DT比较电路，用于根据所述电压变化量确定电压变化量所属DV/DT级别，及配置用于控制输出驱动调整电路工作模式的信号；输出驱动调整电路，用于根据控制信号调整及输出不同工作模式下的驱动能力，以确保功率器件工作在安全DV/DT范围内。本发明专利技术电路实现方式简单，可靠性和集成度高，不需要额外的外围器件，适用于桥式电路、智能功率模块等各种应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种DV/DT检测装置，尤其涉及一种DV/DT检测与保护装置及方法，属 于智能功率驱动模块的
技术介绍
随着电子电力技术的不断进步，高压栅极驱动电路以及智能功率模块（将高压栅 极驱动电路以及功率器件合封在一起的功率驱动模块）在马达、自动化、电源系统等多个 领域发挥着越来越重要的作用。 高压半桥拓扑是高压栅极驱动电路最典型应用场景。高压栅极驱动电路、高侧功 率器件（M0S或者IGBT)、低侧功率器件一起组成半桥驱动拓扑。如图1所示，栅极驱动电路 按照工作电源电压分主要包括高侧驱动电路和低侧驱动电路，其中高侧驱动电路的输出HO 控制高侧MOSFETMl的开关，而低侧驱动电路的输出LO控制低侧MOSFETM2的开关。通过 自举二极管Dbs和自举电容Cbs组成的自举浮动电源用来给高侧驱动电路提供电源。因此 高侧驱动电路的浮动地VS随着功率器件的开关状态而变化。如图2所示，HO由低变为高 时，LO输出低，高侧MOSFETMl导通，半桥驱动系统的输出节点VS从地电位以DV/DT速率切 换至功率电源电压。为了提高半桥系统的效率，降低功率器件在开关过程中的功耗，需要让 功率器件以更快的速度切换。但是VS以DV/DT速率变化会存在两方面不好的机制：一是当 VS以DV/DT的速率变化，寄生电容Cds上会流过位移电流（Idl)，该电流会在栅极驱动电路 的输出阻抗或者电容Cgs上产生压降，如果该压降超过了MOSFET的阈值，就会引起MOSFET 的误导通；二是当VS以DV/DT的速率变化，寄生电容Cdb上同样会流过位移电流（Id2)，该 电流在寄生电阻Rb上产生的压降如果大于寄生三极管NPN的开启电压，同样会引起NPN的 导通，进而触发大电流。如果VS的变化速率DV/DT超过了限定的范围，上述两种机制都会 引起低侧MOSFETM2误导通从而引起高低侧MOSFET的直通或者引起M2的闩锁，进而对M2 造成永久性的毁坏。如何让功率器件以更安全的DV/DT开关速率工作，现有技术主要通过 外围分立器件来调整栅极驱动电路的输出驱动能力，进而调整DV/DT。 但是这种方式增加了使用成本，且不太利于应用印刷电路板（PCB)的布局，容易 增加各种寄生干扰因素；另外这种方式不适用于对全集成的智能功率模块，无法有效方便 地调整DV/DT，从而对功率器件起到保护作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种DV/DT检测与保 护装置及方法，解决现有技术通过外围分立器件来调整栅极驱动电路的输出驱动能力，不 适用于对全集成的智能功率模块，无法有效方便地调整DV/DT的问题。 本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题： 一种DV/DT检测与保护装置，包括： DV/DT检测电路，用于检测DV/DT的电压变化量；该电路包括若干个高压MOS管、 电阻、箝位二极管及寄生电容，其中高压MOS管的栅端接入输入信号，该高压MOS管的漏 端连接电阻且源端接公共地；所述电阻的两端连接箝位二极管；所述寄生电容连接于高压 MOS管的漏端和源端之间； DV/DT比较电路，用于根据所述电压变化量确定电压变化量所属DV/DT级别，及根 据DV/DT级别配置用于控制输出驱动调整电路工作模式的信号； 输出驱动调整电路，用于根据控制信号配置工作模式及输出驱动能力，以确保功 率器件工作在安全DV/DT范围内。 进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述DV/DT检测电路检测由DV/DT而 引起的寄生电容的位移电流在电阻上的电压变化获得电压变化量。 进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述DV/DT比较电路包括若干个比 较电平及与之连接的窗口比较器。 进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述窗口比较器在DV/DT检测电路 中电阻的电压变化量都满足比较电平时，配置控制信号输出。 进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述输出驱动调整电路通过调整输 出驱动管的阻抗或者电源电压实现驱动能力的调整。 本专利技术还提供一种基于上述DV/DT检测与保护装置的保护方法，包括步骤： 检测获得DV/DT的电压变化量； 将检测获得DV/DT的电压变化量与预设的DV/DT级别范围比较，确定电压变化量 所属DV/DT级别； 将电压变化量的DV/DT级别与预设DV/DT安全级别对比，当电压变化量的DV/DT 级别值超过DV/DT安全级别时，通过调整输出驱动能力，以确保被驱动的功率器件工作在 安全的DV/DT范围。 进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述DV/DT的电压变化量与DV/DT级 别成正比关系。 进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述DV/DT级别范围至少包括两个 级别?Il围。 进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述电压变化量的DV/DT级别值超 过DV/DT安全限值时，逐渐降低所输出的驱动能力。 进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述降低输出驱动能力通过增加输 出驱动管的阻抗或者降低电源电压方式来实现。 本专利技术采用上述技术方案，能产生如下技术效果： (1)本专利技术所提供的DV/DT检测与保护装置及方法，通过自动检测功率器件开关 过程中的DV/DT，当DV/DT超过设定的阈值时，驱动电路会自动调整输出驱动能力，使功率 器件工作在合理安全的DV/DT范围；电路实现方式简单，可靠性和集成度高，不需要额外的 外围器件，适用于桥式电路、智能功率模块等各种应用。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的 附图。 图1为现有技术中半桥驱动拓扑结构。 图2为现有技术中DV/DT引起的MOSFET失效机制。 图3为本专利技术的DV/DT检测与保护装置的结构示意图。 图4为本专利技术中DV/DT比较电路的结构示意图。 图5(a)为本专利技术中DV/DT比较电路的正常电平转换过程工作波形；图5(b)为本 专利技术中DV/DT比较电路的DV/DT较小过程工作波形；图5 (c)为本专利技术中DV/DT比较电路的 DV/DT较大过程工作波形。 图6为本专利技术中DV/DT比较电路的判定示意图。 图7为本专利技术中输出驱动调整电路的实施方式1的示意图。 图8为本专利技术中输出驱动调整电路的实施方式2的示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是 本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 本专利技术提供的DV/DT检测与保护的装置，包括DV/DT检测电路、DV/DT比较电路以 及输出驱动调整电路；其中DV/DT检测电路包括若干个高压MOS管、电阻、箝位二极管及寄 生电容。在本实施例中，如图3所示，DV/DT检测电路包括第一及第二高压MOS管，第一及第 二电阻，第一及第二箝位二极管，以及第一及第二寄生电容；所述第一高压MOS管MA1，其栅 端接输入信号INl，漏端接第一电阻Rl，第一电阻Rl的另本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种DV/DT检测与保护装置，其特征在于，包括：DV/DT检测电路，用于检测DV/DT的电压变化量；该电路包括若干个高压MOS管、电阻、箝位二极管及寄生电容，其中高压MOS管的栅端接入输入信号，该高压MOS管的漏端连接电阻且源端接公共地；所述电阻的两端连接箝位二极管；所述寄生电容连接于高压MOS管的漏端和源端之间；DV/DT比较电路，用于根据所述电压变化量确定电压变化量所属DV/DT级别，及根据DV/DT级别配置用于控制输出驱动调整电路工作模式的信号；输出驱动调整电路，用于根据控制信号配置工作模式及输出驱动能力，以确保功率器件工作在安全DV/DT范围内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金学成，潘建斌，
申请(专利权)人：周海波，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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